SE510856C2 - Kraftupptagande anordning för skydd av åkande i fordon - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 510 856 2 slungas framåt och träffar ratten i samband med en Sådan exempelvis genom att ratten utformas med deformerbara och kollision. energiupptagning kan åstadkommas eftergivliga ekrar. Vidare kan fordonets rattaxel anordnas i en särskilt utformad energiupptagande styrkolonn som i sin tur är upphängd i fordonets kaross. Vid en eventuell kollision, när ratten och därigenom även styrkolonnen påverkas av en mycket stor kraft till följd av att den åkande slungas framåt, komer denna kraft att överföras från ratten till Detta styrkolonnen förflyttas ett visst stycke i förhållande till styrkolonnen. medför att karossen. Under denna förflyttning komer energi att upptas, vilket i sin tur minskar påkänningarna på föraren under krockförloppet.

I den amerikanska patentskriften US 4 978 138 beskrivs ett arrangemang för energiabsorption i ett styrsystem för fordon. Arrangemanget fungerar enligt principen att om med bilbältet, styrsystemet att ta upp energi då föraren slungas not föraren inte är fastspänd kommer ratten vid en eventuell kollision. För detta ändamål innefattar arrangemanget en särskild deformerbar och energiupptagande platta som står i förbindelse med styrkolonnen. För att avgöra huruvida föraren har bilbältet på sig finns en sensor anordnad i anslutning till bilbältets infästning. Detta kända arrangemang innefattar även en anordning för skydd av förarens knän, vilken aktiveras i beroende av om föraren är fastspänd med bilbältet eller ej. Om föraren är fastspänd kommer kraften från dennes knän att upptas av knäskyddet under det att ratten förflyttas, överkropp och huvud träffar ratten. varigenom förhindras att förarens Arrangemanget enligt US 4 978 138 är emellertid behäftat med en nackdel, i det att det inte tar hänsyn till risken att även en förare som är fastspänd med säkerhetsbälte, 10 15 20 25 30 35 510 856 3 under vissa omständigheter faktiskt kan träffa ratten i samband med en kollision. Detta kan exempelvis hända om föraren har fordonssätet placerat i ett långt framskjuten läge, eller om bilbältet uppvisar ett onormalt stort slack.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN: Ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en förbättrad och förenklad energiupptagande skyddsanordning för styrsystem i motorfordon. Särskilt syftar uppfinningen till att erbjuda en sådan skyddsanordning som träder i funktion vid en kollision, oavsett onlmotorfordonets förare använder säkerhetsbälte, eller inte.

Uppfinningens ändamål uppnås genom en anordning, vilken främst utmärks av att anordningen innefattar en energiupptagande mekanism, vilken innefattar ett skärorgan samt ett rör, vilket är försett med två eller flera i rörets längdriktning, från en första ände av röret sig sträckande spår med mindre godstjocklek än omgivande partier av röret, samt vidare att anordningen innefattar medel för inställning av skärorganet mot ett förutbestämt spår, varvid röret är förbundet med en av styrkonsolens båda förskjutningsbara delar och skärorganet är förbundet med den andra delen, varvid inbördes förskjutning mellan överdelen och underdelen. tvingar skärorganet in i. det förutbestämda spåret.

Spåret i det i den energiupptagande mekanismen ingående röret fyller två huvudsakliga funktioner. Vid en eventuell kollision, är avsikten att skärorganet, vilket exempelvis utgörs av en kniv, genom inverkan av den kraft som rattstången utsätts för då en åkande slungas mot fordonets ratt, skall bringas att skära upp röret utmed spåret. påverkar spåret Därvid godstjockleken i deformationsmotståndet i den energiupptagande mekanismen. 10 15 20 25 30 35 510 856 4 Genom att välja spårdjup, är det möjligt att i förväg bestämma i vilken grad spåret kommer att motstå deformation från skärorganet, vid en viss kraftpåverkan.

Spårets andra huvudfunktion är att styra skärorganet i rörets längdriktning, så att skärdeformation under kollisionsförloppet sker på ett förutbestämt och kontrollerat sätt.

Spår av det här avsedda slaget kan exempelvis åstadkommas genom urfräsning av nmterial från röret, genom etsning, eller genom att röret från början gjutits eller pressats till den önskade formen. Det är självfallet möjligt att använda spår med ett spårdjup som varierar utmed spårets längd.

Det är fördelaktigt om röret uppvisar två eller flera längsgående spår. Särskilt fördelaktigt är därvid att åtminstone två spår och företrädesvis flera spår uppvisar inbördes olika godstjocklek. Ett sådant utförande gör det nämligen möjligt att välja deformationsmotstånd för den mekanismen, ställa in energiupptagande genom att skärorganet mot ett lämpligt spår.

För att möjliggöra inställning av deformationsmotståndet, är antingen skärorganet, eller röret vridbart monterat på respektive styrkonsoldel. Således kan skärorganet vara monterat på en styrkolv, vilken är vridbart monterad vid på den ena styrkonsoldelen och är införd vid rörets första ände, medan röret är fast monterat. Alternativt erhålls en möjlighet till skärorganet, genom att skärorganet är fast monterat på en inbördes vridning mellan röret och styrkonsoldel, medan röret är vridbart monterad på den andra styrkonsoldelen. 10 15 20 25 30 35 51 D 856 5 Anordning enligt uppfinningen kan därvid innefatta ett särskilt medel för inställning av skärorganet till ett förutbestämt spår. Ett exempel på ett sådant medel är ett elektriskt ställdon, vilket med fördel kan vara anordnat att styra inställningen av deformationsmotståndet i den energiupptagande mekanismen genom att vara kopplat till en servomotor som driver en kuggväxel. Kuggväxeln är i sin tur kopplad antingen till röret, eller styrkolven, beroende på vilken av dessa som är vridbar.

Medlet för inställning av skärorganet kan i sin tur vara kopplat till en viktgivare som anordnats för registrering av den åkandes vikt, så att skärorganets inställning kan anpassas efter om den åkande väger mycket eller litet. På motsvarande sätt kan skäroganets inställning regleras genom att medlet för inställning av skärorganet är kopplat till en anordning vilken är inrättad att avkänna ett tillstånd som indikerar om den åkande har bilbältet på sig eller ej.

Lämpligen säkerhetsbältets infästningsanordningcmnsäkerhetsbältets låstunga.är införd registreras därvid i i infästningsanordningen, eller inte.

Det är givetvis möjligt att tänka sig utföringsformer där två eller flera skärorgan är anordnade för samverkan med i röret anordnade spår. tänkbart att energiupptagande mekanism för styrsystemet i ett och samma Vidare är det utnyttja fler än en motorfordon. Exempelvis kan två eller flera rör vara anordnade på den yta av överdelen vilken är vänd mot underdelen, medan skärorganen är fästa dels i en i röret införd styrkolv, dels är fast förbundna med underdelen. Vid en sådan utföringsform är således underdelen upphängd i skärorganen. Alternativt kan den energiupptagande mekanismen vara anordnad tvärtom, dvs med skärorganen fästa i överdelen och rören förankrade i underdelen. 10 15 20 25 30 35 510 856 6 Enligt en föredragen utföringsform, är det i den energiupptagande mekanismen ingående röret förankrat i styrkonsolens överdel. Det kraftöverförande organet mellan överdelen och underdelen utgörs av en vajer, vilken är förankrad med en första ände i en styrkolv vid rörets första ände och löper genom röret ut genom en andra ände på röret via ett utanför röret anordnat länkorgan, såsom en trissa och är förankrad med en andra ände i underdelen.

För att säkerställa att skärorganet riktas in mot ett spår i röret, är det lämpligt att röret vid den första änden uppvisar åtminstone ett jack eller en urtagning i rörets ändkant vid början av ett spår i röret varvid jacket, eller urtagningen utgör styrorgan för instyrning av skärorganet mot spåret. Då röret är försett. med ett flertal spår anordnade kring dess periferi, kan rörets ändkant vara sågtandad, varvid varje jack mellan två sågtänder är anordnat vid början av ett spår i röret.

Uppfinningen är avsedd för motorfordon som innefattar en styrkolonn som.uppbär en rattaxel. Styrkolonnen är monterad i motorfordonet, på ett sätt som nædger förflyttning i förhållande till karossen i det fall att styrkolonnen vid en kollision utsätts för kraftpåverkan genom att fordonets förare slungas mot ratten.

KORT BESKRIVNING AV FIGURER.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas mer ingående, under hänvisning till det utföringsexempel som visas på bifogade ritningar. Därvid visar: Figur 1 en schematisk sidovy av förarplatsen i ett motorfordon med en styranordning försedd med en energiupptagningsanordning enligt uppfinningen; 10 15 20 25 30 35 510 856 7 Figur 2 en perspektivvy av den i figur 1 visade energiupptagnings anordningen , Figur 3 en sidovy av den energiupptagande mekanismen i energiupptagningsanordningen i figur 2, Figur 4 en detalj av mekanismen i figur 3, Figur Sa en schematisk sidovy av energiupptagnings- anordningen, som den ter sig efter en kollision och Figur 5b en uppförstorad delbild av figur Sa.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL: I figur 1 visas en förenklad sidovy av förarplatsen i ett motorfordon med en energiupptagande anordning 1 enligt uppfinningen. Anordningen 1 är främst avsedd att unyttjas i samband med motorfordon, exempelvis personbilar. Fordonet är på känt sätt försett med en rattaxel 2 som vid ett övre ändparti 3 uppbär en ratt 4. Vid ett nedre ändparti 5 är rattaxeln 2 ansluten till en (ej visad) styrinrättning som på känt sätt är avsedd för styrning av fordonets hjul.

Rattaxeln 2 är upphängd i en styrkonsol 6 på ett sätt som i sig är förut känt och som därför i detta sammanhang inte beskrivs i detalj. Exempelvis kan förbindningen mellan styrkonsolen och rattaxeln 2 innefatta medel (ej visade) för justering av rattaxeln 2 i höjd- och djupled. Vidare är styrkonsolen 6 huvudsakligen lådformig och innefattar, såsom framgår av figur 2, en överdel 7 och en underdel 8 vilka är glidbart förbundna med varandra. Således är underdelen 8 inskjuten i överdelen 7 och uppvisar två stycken tappar 9,10, vilka skjuter ut från en sidoyta 11 på underdelen 8 och vilka är anordnade att samverka med två 10 15 20 25 30 35 510 85.6 8 parallella spår 12,13 anordnade ienzmotsvarande sidoyta 14 på överdelen 7.

Styrkonsolens 6 överdel 7 är fast förbunden med undersidan av fordonets instrumentpanel 16 och rattaxeln 2 är fast underdel. Genom att glidbart innebär detta att rattaxeln 2 förbunden med styrkonsolens 6 styrkonsolens överdel 7 är förbunden næd underdelen 8, genom förskjutning av styrkonsolens 6 underdel 8 i förhållande till överdelen 7 kan förflyttas i förhållande till instrumentpanelen 16.

Styrkonsolen 6 uppvisar vidare en energiupptagande:mekanism 18, vilken tillsamans med ett elektriskt ställdon 20 är centralt monterad på överdelens 7 mot instrumentpanelen 16 vända yta 22. Den energiupptagande mekanismen 18 innefattar, som enklast framgår av figur 3, en styrkolv 24 på vilken en kniv 26 är monterad. Styrkolven 24 är införd vid ena änden av ett rör 28, vilket är försett med ett flertal spår 30, godstjocklek. Såsom bäst iakttas i figur 4, är rörets 28 ändkant 32 utformad med en sågtandad profil, varvid vart eller urfräsningar med reducerad och ett av spåren 30 i röret 28 börjar i ett jack 33 mellan två sågtänder 34 vid ändkanten 32 och löper parallellt i rörets 28 längdriktning.

Den sågtandade ändkanten 32 på röret 28, säkerställer att kniven från början följer ett visst givet spår 30, genom att alltid leda kniven in i jacket 33 mellan två sågtänder 34. Även om kniven av misstag skulle hamna mitt för en sågtand 34 kommer den ändå att ledas in jacket 33 och styras in mot ett av spåren 30 närmast invid sågtanden 34.

För att möjliggöra inställning av den energiupptagande mekanismen 18 så att deformationsmotståndet i mekanismen kan ändras, är spåren 30 olika djupa i rörets 28 radiella 10 15 20 25 30 35 510 856 9 led. Detta innebär att godstjockleken i röret 28 varierar mellan olika spår. Härigenom är det möjligt att anpassa deformationsmotstândet efter om den åkande i fordonet är försedd med säkerhetsbälte eller ej. Det är vidare möjligt att välja olika deformationsmotstånd beroende på den åkandes vikt.

Ett ytterligare sätt att reglera deformatinsmotståndet, är genm att vinkla knivens skäryta i förhållande till röret.

Därvid kan kniven ha en viss förutbestämd vinkel, som kan vara olika för olika deformationsmekanismer, men är konstant för varje enskild mekanism. Alternativt kan kniven vara kopplad till en (ej visad) styr- och regleranordning sonlmöjliggör inställning av kniven i olika vinklar, för en och sama deformationsmekanism. Den senare varianten ökar möjligheten att välja ett för varje bilförare optimalt deformationsmotstånd.

För att möjliggöra inställningen av deformationsmotståndet, är fordonet lämpligen försett med en (ej visad) anordning vilken är inrättad att avkänna ett tillstånd som indikerar om fordonets förare har bilbältet på sig eller ej. En sådan anordning är ansluten till bilbältets infästningsanordning och känner av om bilbältets låstunga företrädesvis är fastlåst. Detta indikerar att föraren använder bilbältet. Informationen från bilbältets infästningsanordning överförs till det elektriska ställdonet 20 som är monterat på styrkonsolens 6 överdel 9.

Ställdonet 20 styr inställningen av deformationsmotståndet i den energiupptagande nækanismen 18, genom att via en servomotor 36 som driver en kuggväxel 38 vrida kolven 24, så att den på kolven fästa kniven 26 förs in mot ett för de aktuella omständigheterna lämpligt spår 30.

På motsvarande sätt kan fordonet vara försett med en anordning vilken är inrättad att avkänna förarens vikt. En 10 15 20 25 30 35 510 856 10 sådan anordning är därvid lämpligen placerad i, eller i anslutning till fordonets förarsäte 31. Även informationen om förarens vikt överförs till ställdonet 20 och utnyttjas för att välja det spår 30 i den energiupptagande mekanismen 18 som erbjuder optimalt deformationsmotstånd med tanke på förarens vikt och om föraren är försedd med säkerhetsbälte, eller ej.

Kolven 24 som är införd i röret 28 på den energiupptagande mekanismen 18 är via en vajer 40 som löper över en trissa 42 förbunden till styrkonsolens 6 underdel 8. Därvid är vajern infäst exempelvis genom att vara svetsad, nitad, eller fastskruvad i underdelen.

Vid en kollision, då fordonets förare slungas mot ratten 4, förskjuts den med rattstången 2 förbundna underdelen 8 i förhållande till energiupptagande mekanismen 18 efter en kollision visas i överdelen 7. Utseendet hos den figur Sa. Förskjutningsriktningen är i figur 5b indikerad med en pil A. Förskjutningen av styrkonsolens 6 underdel 8 uædför att en dragkraft uppstår i vajern 40, varigenom kolven 24 dras genom röret 28 i en dragriktning som markerats med en pil B. Därvid sker förflyttning av kolven i motsatt riktning mot underdelens 8 förskjutningsriktning.

Då kolven 24 förflyttar sig i den i figur 5b angivna riktningen, medför detta att kniven 26 samtidigt arbetar sig igenom materialet i röret 28. Det motstånd som kniven 26 därvid möter, beror av godstjockleken i det aktuella spår 30 mot vilket kniven 26 är inställd. Således fyller spåren 30 i röret 28 två huvudfunktioner, nämligen dels att påverka energiupptagningen vid en kollision, dels att styra kniven 26 under deformationsförloppet. ' Anledningen till att en vajer 40 valts som kraftöverförande organ mellan den energiupptagande mekanismen 18 och styrkonsolens 6 underdel 8, är att härigenom erhålls en 10 510 856 11 mycket funktionssäker nækanism. Vid användning av spår, eller liknande för att överföra krafter, är risken för urspårning stor om styrkonsolen 6 deformeras vid oförutsedda komplikationer. En annan anledning är att kolven 24 mycket enkelt kan vridas inuti röret 28 då kniven 26 skall ställas in i ett lämpligt jack 33 på den tandade rörkanten 32.

Uppfinningen skall inte anses vara begränsad till det här beskrivna utföringsexemplet, utan en rad ytterligare varianter och modifikationer är tänkbara inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 40 510 856 1 2 PATE NTKRAV

1. Anordning för skydd av åkande i ett nwtorfordon innefattande en styrkonsol (6) vilken uppbär en rattaxel (2) vilken styrkonsol (6) innefattar en överdel (7) och en underdel (8), vilka är förskjutningsbart förbundna med varandra, varvid överdelen (7) är fast förbunden med motorfordonets kaross och underdelen (8) är fast förbunden med rattaxeln (2) samt att anordningen vidare uppvisar organ för kraftöverföring mellan underdelen (8) och överdelen (7), k ä n n e t e c k n a d av att anordningen innefattar en energiupptagande mekanism (18), vilken innefattar ett skärorgan (26) samt ett rör (28), vilket är försett med två eller flera i rörets (28) längdriktning, från en första ände av röret (28) sig sträckande spår (30) med mindre godstjocklek än omgivande partier av röret (28), samt vidare att anordningen innefattar medel för inställning av skärorganet (26) mot ett förutbestämt spår (30), varvid röret (28) är förbundet med en av styrkonsolens (6) båda förskjutningsbara delar (7,8) och skärorganet (26) är förbundet med den andra delen (7,8), varvid inbördes förskjutning mellan överdelen (7) och underdelen (8) tvingar skärorganet (26) in i det förutbestämda spåret (30).

2. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone två spår (30) uppvisar inbördes olika godstjocklek, varigenom deformationsmotståndet i den energiupptagande mekanismen kan regleras genom inställning av skärorganet (26) till ett förutbestämt spår (30).

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att medlet för inställning av skärorganet (26) mot ett förutbestämt spår är kopplat till en viktgivare anordnad för registrering av den åkandes vikt.

4. Anordning enligt krav 2 eller 3, 10 15 20 25 30 35 510 856 13 k ä n n e t e c k n a d av att medlet för inställning av skärorganet (26) utgörs av ett elektriskt ställdon (20).

5. Anordning enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d av att skärorganet (26) är fast monterat på en vridbar styrkolv (24) vilken är indirekt förbunden med en av styrkonsolens (6) båda förskjutningsbara delar (7,8), varvid styrkolven (24) är införd vid rörets (28) första ände.

6. Anordning enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d av att av att skärorganet (26) är fast monterat på en av styrkonsolens (6) båda förskjutningsbara delar (7,8), samt att röret (28) är vridbart monterat på den andra förskjutningsbara delen (7,8).

7. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att det elektriska ställdonet (20) är anordnat att styra inställningen av deformationsmotståndet i den energiupptagande mekanismen (18) genom att ställdonet (29) är kopplat 'till en servomotor (36) sonx driver en till styrkolven (24) ansluten kuggväxel (38).

8. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att det elektriska ställdonet är anordnat att styra inställningen av deformationsmotståndet i den energiupptagande mekanismen (18) genom att ställdonet är kopplat till en servomotor som driver en till röret ansluten kuggväxel.

9. Anordning enligt något av kraven 2-8, k ä n n e t e c k n a d av att medlet för inställning av skärorganet (26) är kopplat till en anordning vilken är inrättad att avkänna ett tillstånd som indikerar om den åkande har bilbältet på sig eller ej. 10 15 20 25 30 510 856 14

10. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att två, eller flera skärorgan är anordnade att samverka med i röret (28) anordnade spår (30).

11. ll. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att det i den energiupptagande ingående röret (28) är förankrat i överdel (7), samt att det överdelen (7) och mekanismen (18) styrkonsolens (6) kraftöverförande mellan underdelen (8) utgörs av en vajer (40), vilken är förankrad med en första ände i styrkolven (24) vid rörets (28) första ände och löper genom röret (28) ut genom en andra ände på röret (28) via ett utanför röret anordnat länkorgan, såsom en trissa (42) och är förankrad med en andra ände i organet underdelen (8).

12. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att röret (28) vid den första änden uppvisar åtminstone ett jack (33) anordnat i rörets ändkant (32) vid början av ett spår (30) i röret (28) varvid jacket (33) utgör styrorgan för instyrning av skärorganet (26) mot spåret (30).

13. Anordning enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d av att rörets ändkant (32) är sågtandad, varvid varje jack (33) mellan två sågtänder (34) är anordnat vid början av ett spår (30) i röret (28).